ESCUELA POLITCNICA DEL EJERCITODIPLOMADO SUPERIOR EN AUTOTRONICAINYECCIN ELECTRNICA DIESELPOR EDGAR JAYA FIERROTEMA: FUENTE CONMUTADA.Una fuente conmutaaes un dispositivo electrnico!ue trans"or#a ener$%a el&ctrica#ediantetransistoresencon#utacin' Mientras !ueunre$ulador detensinutili(atransistores polari(ados en su re$in activa de a#pli"icacin)las "uentes con#utadasutili(an los #is#os con#ut*ndolos activa#ente a altas "recuencias +,-./-- 0ilociclost%pica#ente1 entre corte +a2iertos1 3 saturacin +Cerrados1' CLASIFICACI!NLas "uentes con#utadas pueden ser clasi"icadas en cuatro tipos4 Ali#entacin CA) salida CC4 recti"icador) con#utador) trans"or#ador)recti"icador de salida) "iltro +E54 "uente de ali#entacin de ordenador de #esa1 Ali#entacin CA) salida CA4 6ariador de "recuencia) conversor de 7recuencia' +E5) variador de #otor1 Ali#entacin CC) salida CA4 Inversor +E54 $enerar ,,-v89-ciclos a partir de una 2ater%a de /,v1 Ali#entacin CC) salida CC4 conversor de volta5e o de corriente' +E54 car$ador de 2ater%as de celulares para auto1TOPOLOG"ASLas "uentes con#utadas e:isten en di"erentes topolo$%as con caracter%sticas particularesen cada una'To#o$o%&a Ten'(one')*+A$macena,e eene-%&aRe$ac(.n eten'(.nCa-acte-&'t(ca';uc< 9=/---> Inductor Si#ple 6salida?6entradaDis#inuir Tensin;oost 9=@--> Inductor Si#ple 6salidaA6entradaAu#entar Tensin;uc Inductor Si#ple 6 salida#a3or oPer#ite invertir lasalida/#enor !ue6entrada7l32ac< 9=@-- Trans"or#ador 6 salida#a3or o#enor !ue6entradaSalidas MBltiplesMultiplicadorde tensin9--./-----Capacitor 6 salidaAA6entradaLos #ultiplicadoresde tensin se utili(anpara $enerar #u3altas tensiones'CON*ERTIDOR /OOST7i$'Es!ue#a2*sico deunconvertidor;oost' El interruptorsuele ser unMOS7ET)IC;T o ;DT'El con0e-t(o- /oo't +o elevador1 es un convertidor de potencia !ue o2tiene a su salidaunatensincontinua#a3or !ueasuentrada' Esuntipode"uentedeali#entacincon#utada!uecontieneal #enosdosinterruptoresse#iconductores3al #enosunele#entoparaal#acenarener$%a' 7recuente#enteseaEaden"iltrosconstruidos coninductores 3 condensadores para #e5orar el rendi#iento'Unconector desu#inistrodeener$%a Fa2itual nor#al#ente nosepuedeconectardirecta#enteadispositivos co#oordenadores)relo5esotel&"onos' Lacone:indesu#inistro $enera una tensin alterna +AC1 3los dispositivos re!uieren tensionescontinuas +DC1' La conversin de potencia per#ite !ue dispositivos de continua utilicenener$%a de "uentes de alterna) este es un proceso lla#ado conversin AC a DC 3 en &l seusan convertidores AC a DC co#o recti"icadores'Laener$%ata#2i&npuedeprovenir de"uentes DCco#o2ater%as)paneles solares)recti"icadores 3$eneradores DC) pero ser de niveles inadecuados' El proceso de,ca#2iar una tensin de continua a otra di"erente es lla#ado conversin DC a DC' Unconvertidor ;oost es uno de los tipos de convertidores DC a DC' Presenta una tensinde salida #a3or !ue la tensin de la "uente) pero la corriente de salida es #enor !ue lade entrada'AN1LISIS DEL CIRCUITO 7i$' ,4 Las dos con"i$uraciones de un ;oost' +a1 La ener$%a se trans"iere de la "uente a la2o2ina 3 del condensador a la car$a' +21 la ener$%a se trans"iere de la "uente 3 de la2o2ina al condensador 3 a la car$a'El principio 2*sico del convertidor ;oost consiste en dos estados distintos dependiendodel estado del interruptor S +ver "i$' ,14 Cuando el interruptor est* cerrado +On.state1 la 2o2ina L al#acena ener$%a de la"uente) a la ve( la car$a es ali#entada por el condensador C' Cuando el interruptor est* a2ierto +O"".state1 el Bnico ca#ino para la corriente esa trav&s del diodoD3 circula por el condensador +Fasta !ue se car$aco#pleta#ente1 3 la car$a' E:isten dos situaciones de "unciona#iento4 Modo continuo +toda la ener$%a se trans"ierea la car$a) sin lle$ar a !ue la corriente se anule1) 3 Modo Discontinuo +la car$a consu#e#enos de lo !ue el circuito puede entre$ar en un ciclo1'MODO CONTINUO G7i$' 7or#as de onda de corriente 3 volta5e en un convertidor ;oost operando en #odocontinuo'Cuando un convertidor 2oost opera en #odo continuo) la corriente a trav&s del inductor+IL1 nunca lle$a a cero' La "i$ura G #uestra las "or#as de onda t%picas de corrientes 3volta5es de un convertidor operando en este #odo'El volta5e de salida se puede calcular co#o si$ue) en el caso de un convertidor ideal +esdecir) !ue usa co#ponentes con co#porta#iento ideal1) operando en condicionesestacionarias4Duranteel estadoON) el con#utadorSest*cerrado) lo!ueFace!ueel volta5edeentrada+6i1 apare(ca entrelos e:tre#os del inductor) lo!uecausaunca#2iodecorriente +IL1 a trav&s del #is#o durante un periodo de tie#po +t1) se$Bn la "or#ula4Al "inal del estado ON) el incre#ento en corriente a trav&s del inductor es4D es el Hdut3 c3cleH +"actor activo1) !ue representa la "raccin del periodo T durante elcual el con#utadorSest*ON' Portanto) Dvariaentre-+Ssie#preO7713/+Ssie#pre ON1'Durante el estado O77) el con#utador S est* a2ierto) 3 la corriente del inductor "lu3e atrav&s de la car$a' Si considera#os !ue no Fa3 caida de tensin en el diodo +necesarioIpara !ue el condensador no devuelva corriente Facia atr*s1) 3 un condensadorsu"iciente#ente $rande en volta5e para #antener este constante) la evolucin de IL es4Por tanto) la variacin de IL durante el periodo O77 es4Si considera#os !ue el convertidor opera en condiciones estacionarias) la cantidad deener$ia al#acenada en cada uno de sus co#ponentes) de2e ser la #is#a al principio 3 al"inal del cicloco#pletodecon#utacin' Enparticular)laener$iaal#acenadaenelinductor est* dada por4As% pues) es ov2io !ue la corriente de inductor tiene !ue ser la #is#a al principio 3 al"inal del ciclo de con#utacin' Esto puede ser e:presado co#o4Sustitu3endo3por sus e:presiones) nos !ueda4Esto puede si#pli"icarse en4Lo !ue nos dice !ue el "actor activo +Hdut3 c3cleH1 es4De esta e:presin) se puede ver !ue el volta5e de salida es sie#pre #a3or !ue el deentrada +3a !ueel "actor activoDvaentre -3/1) 3!ueseincre#enta conD)terica#ente Fasta el in"inito se$Bn D se acerca a /' Esto es por lo !ue nor#al#enteeste convertidor a veces se lla#a Hstep.up converterH +convertidor !ue su2e un escaln1'9MODO DISCONTINUO 7i$' I4 7or#as de onda de corriente 3 volta5e en un convertidor 2oost operando en #ododiscontinuo'En al$unas situaciones) la cantidad de ener$ia re!uerida por la car$a es su"iciente#entepe!ueEa co#o para ser trans"erida en un tie#po #enor !ue el tie#po total del ciclo decon#utacin' En este caso) la corriente a trav&s del inductor cae Fasta cero durante partedel periodo' La Bnica di"erencia en el principio descrito antes para el #odo continuo) es!ue el inductor se descar$a co#pleta#ente al "inal del ciclo de con#utacin +ver "or#asde onda de la "i$ura I1' Sin e#2ar$o) esta pe!ueEa variacin en el "unciona#iento) tieneun "uerte e"ecto en la ecuacin del volta5e de salida) !ue puede calcularse co#o si$ue4Co#o la corriente del inductor al principio del ciclo es cero) su #a:i#o valor+enel tie#po tJD'T1 es4Durante el tie#po O77) IL cae Fasta cero despu&s de un tie#po K'T4Usando las dos ecuaciones previas) K es4@Lacorrientedecar$aIoesi$ual alacorriente#ediadel diodo+ID1' Co#osepuedeo2servar en la "i$ura I) la corriente del diodo es i$ual a la corriente del inductor duranteel estado O77' Por tanto) la corriente de salida puede escri2irse co#o4Ree#pla(ando IL#a: 3 K por sus e:presiones respectivas tene#os4Por tanto) la $anancia del volta5e de salida es4Co#parado con la e:presin del volta5e de salida para el #odo continuo) esta e:presines #ucFo #*s co#ple5a' Ade#*s en #odo discontinua) la $anancia de volta5e de salidano solo depende del "actor activo D) sino ta#2i&n de la inductancia del inductor L) delvolta5e de entrada 6o) de la "recuencia de con#utacin 3 de la corriente de entrada'APLICACIONES Ceneral#ente los siste#as ali#entados por 2ater%as necesitan apilar varias 2ater%as enserieparaau#entar latensin' Sine#2ar$oaveces noesposi2leconectar varias2ater%as enserie por ra(ones de pesooespacio' Los convertidores ;oost puedenincre#entar el volta5e 3 reducir el nB#ero de pilas'Al$unas aplicaciones !ue usan convertidores ;oost son veF%culos F%2ridos +por e5e#ploel To3ota Prius1 3 siste#as de alu#2rado'LCONCLUSIONLa "uente de Poder!ue viene interna) se caracteri(a por diversos "actores)uno de elloses !ue es una "uente con#utada +sMitcFada1'A trav&s de un #&todo de car$a 3 descar$a de condensadores se activa el in3ector de la#is#a "or#a !ue loFace ensu "unciona#ientoen el veF%culo)pudi&ndose variar eltie#po 3 la "recuencia de activacin del in3ector para reproducir las #is#ascondiciones de tra2a5o !ue en el veF%culo'El e!uipo se co#pone de varios 2lo!ues de "unciona#iento interno +"i$ura /147uente de ali#entacin) etapa de control) etapa de potencia) "usi2les 3 un interruptorconlu() todo#ontadoenunaca5a ro2usta paratra2a5ar entalleres de #ec*nica' NO